阴阳离子交换树脂分离技术

阴阳离子交换树脂分离技术

在化学除盐系统中由于设备缺陷或树脂存放时误装等原因，容易造成床内阴、阳树脂混合，使除盐系统再生不合格或制水水质变差。本文利用阴、阳树脂的比重差，采用浮选法将混合过后的阴、阳树脂进行分离，从而恢复除盐系统出水品质，同时避免了更换树脂造成的浪费。

标签：阴树脂；阳树脂；氯化钠；搅拌；分离

1 現状

汽水二车间化水专业一级除盐设备F系列发现阴床出水电导率、pH、碱度均高，阴床再生后正洗、循环时间较长，且设备周期制水量明显下降，由原来的24小时降为19小时。

2 原因排查

通过对F系列制水系统出水水质、系统流程的梳理，并且对阴床树脂进行取样分析鉴别，发现阴床内部树脂里确实含有部分阳树脂。

分析阴床内阳树脂的混入途径，结合反洗过程的工艺流程，进行查找。因反洗罐只有一台，当阴阳床树脂交替输入反洗罐时，存在树脂存留现象，这样就会造成阳树脂混入阴床。确认是在阴阳床大反洗过程中交替输入反洗罐时发生了树脂混杂。

3 解决措施

①将F系列阳床反洗系统进行改造。将F系列阳床反洗系统与老系统阳反洗系统进行改造，解决共用一台反洗罐的问题，杜绝了阳树脂再次混入阴床内的途径；

②将阴床内混入的阳树脂进行分离。对阴、阳树脂的性质加以研究，确定实施方案。

4 一级除盐系统阴阳树脂的分离方案

4.1 阴阳树脂的物理特性

阴阳树脂均呈球状颗粒，阴树脂粒度在0.45～0.9mm，阳树脂粒度在0.63～1.25mm，阴树脂密度在湿态状态下的颗粒密度为1.05～1.11g/mL，阳树脂密度在湿态状态下的颗粒密度为1.24～1.28g/mL（如表1）。

从表1可以看出阴阳树脂的颗粒粒径范围有交叉不能采用筛分法。

阴阳树脂颗粒密度（即湿真密度）差有0.17～0.19 g/mL。只要找到一种合适的溶液密度在阴阳树脂颗粒密度之间就能使阴树脂漂浮，阳树脂沉淀，从而达到分离的目的。

4.2 浮选介质的选择

在确立了采用浮选法分离树脂的基础上，还需考虑经济，无毒安全的浮选液。从查询到的资料看氯化钠（俗称盐）溶解液20℃，浓度24～26%，密度在1.180～1.197。溶液密度介于阴阳树脂颗粒密度之间的中间值。可完全满足浮选液浓度要求，且氯化钠溶液无毒无害，无腐蚀性，安全经济。完全满足上述要求。见表2。

溶液浓度在25～26%的状态下已基本到达饱和状态，即使加入过量的氯化钠固体，溶液浓度也不会发生变化。为便于实际操作时氯化钠溶液浓度稳定且易于控制，决定将氯化钠浓度在26%时的溶液作为浮选介质。

4.3 实验论证

室温下用1000mL的量筒盛装饱和氯化钠溶液，并使容器底部有过量的氯化钠固体以确保溶液呈饱和状态。将床体内200mL的混杂树脂倒入容器内，玻璃棒加以搅拌。20分钟后，观察到有少量树脂沉淀，其余树脂漂浮在氯化钠溶液表面。取漂浮树脂进行鉴别全部是阴树脂，取沉淀树脂进行鉴别是阳树脂。说明利用氯化钠饱和溶液对树脂进行分离的方法可行。为阴阳树脂的分离实践工作提供了理论依据。

5 阴阳树脂分离方案

现场反洗罐作为分离容器。

将反洗罐清洗干净，打开下人孔，经计算加入2t固体氯化钠，封下人孔。将阴床内强阴树脂输至反洗罐，并打开上人孔取适量溶液测量溶液密度，使其溶液浓度保持始终保持在饱和氯化钠浓度。

开启压缩空气小流量进气搅拌约1小时，使氯化钠固体快速溶解，同时对混杂树脂进行充分搅拌分层。然后关闭压缩空气，静置约20分钟，重复开启关闭压缩空气部3次，使阴、阳树脂有充分时间漂浮、沉降和分层，达到分离目的。

同时取顶部树脂进行鉴别，直至上层树脂中无阳树脂存在。

6 强阴树脂复苏

分离后的强阴树脂用NaOH溶液进行再生还原即可使阴树脂恢复交换能力。

通过跟踪观察分离后的阴床出水指标合格，达到分离树脂的目的。

7 经济效益

由于树脂的成功分离，避免了更换树脂。阴床内强阴树脂10吨，每吨树脂约1.0万元，则节约更换树脂费用约10万元。

8 总结

在水处理除盐系统中，由于设备或操作等原因很容易造成阴、阳树脂的混杂，通过选用饱和氯化钠溶液作为中间浮选介质，对混杂的阴阳树脂进行分离，使阴树脂在饱和氯化钠溶液中漂浮，阳树脂下沉淀的特性，从而达到分离的目的。这种分离方法具有操作简单，所需分离设备易于制作，分离费用低，分离效果好的优点。